Стенд для исследования теплообмена и гидродинамики при пленочном течении жидкости Советский патент 1988 года по МПК G01K17/06 G01N25/00 

Изобретение относится к технической физике, в частности к устройст- вам для исследования теплообмена и гидродинамики при гравитационном течении пленки жидкости по вертикально поверхности теплообменника.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет выявления влияния закрутки на равномерность орошения исследуемой жидкостью.

Разделение объема вставки на равные секторы позволяет отдельно измерить с помощью дополнительных мерных устройств расход жидкости в пленке, стекающей по каждому соответствующему участку внутренней поверхности трубы, а возможность смещения вставки позволяет производить эти измерения в любом сечении по высоте. Это позволяет получить локальные значени плотности орошения для любого участка теплообменной поверхности.

провод 20 с вентилем 21 из напорной магистрали 22. Стенд также содержит магистрали 23 и 24 соответственно

подвода и отвода исследуемой жидко

сти. Если в качестве последней используется вода, то магистраль 23 подвода может быть связана с напорной магистралью 22 через вентиль 25.

Мерное устройство 26 подключено к ма - гистрали 24 и посредством трубопровода с вентилем 27 связано со сливной магистралью 28. Система измерений включает термопары, установленные

на рабочем участке 7 в магистралях 23,24,12 и 13 и подключенные с помощью переключателя 29 к регистрирующему прибору 30. Высота столба жидкости в стакане 3 определяется с уровнеметра 31.

Кроме того, стенд содержит секторную вставку 32, коаксиапьно установленную внутри вертикальной трубы 8 и выполненную в виде трубы, внутрен

Изобретение относится к технической физике, в частности к устройствам для исследования теплообмена и гидродинамики при гравитационном течении пленки жидкости по вертикальной поверхности теплообмена. Цель - расширение функциональных возможностей стенда. Стенд для исследования теплообмена и гидродинамики при пленочном течении жидкостей содержит узел генерации пленки со сменным пленкообразующим элементом, рабочий участок в виде вертикальной трубы, , заключенной в преющую рубашку,, сообщенную с узлом подготовки греющей среды, магистрали подвода и отвода исследуемой жидкости. Внутри трубы коаксиально с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлена секторная вставка, заглушенная с нижнего торца и имеющая конусообразную отбортовку со стороны верхнего торца, контактирующую по всему периметру с внутренней поверхностью трубы. Каждый сектор вставки соединен при помощи трубопроводов, снабженных дополнительными мерными устройствами, с магистралью отвода. Горячая вода требуемой температуры поступает в рубашку из узла подготовки, омывает трубу. Исследуемая жидкость (вода) из магистрали подвода жидкости поступает в трубу, пленкообразующим элементом распределяется по ее внутренней поверхности. Пленка исследуемой жидкости нагревается от - рубашки. Одновременно с помощью термопар замеряется перепад температур по толщине стенки трубы, определяется коэффициент теплопередачи. Замеряется расход жидкости в каждом секторе с помощью мерных устройств. При перемещении вставки измеряется ло- кальная плотность орошения и количество отводимого тепла в любом сечении трубы. 4 ил. S сл с О5 О5 00 00 00

Иа фиг. 1 изображена схема предла- 25 ний объем которой разделен продольгаемого стенда; на фиг. 2 - рабочий участок; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг, 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг 2.- .

Стенд содержит узел 1 генерации пленки со.сменным пленкообразующим элементом 2. Узел генерации пленки выполнен в виде стакана 3, имеющего патрубок 4 для подвода исследуемой жрщкости и патрубки 5 для слива ее избытка, равномерно расположенные по высоте стакана и снабженные заглушками 6. Рабочий участок 7 вьшолней в виде вертикальной трубы 8, на верхнем торце которой, размещенным в узле генерации пленки установлен сменный пленкообразующий элемент 2, который может быть выполнен, например, в врще конуса, установленного на скользящей посадке внутри трубы и снабженного прорезями, расположенными по периметру большого диаметра. Трубу 8 охватьшает греющая рубашка 9, снабженная патрубками 10 и 11, для отвода и подвода греющей среды, к которым подключены трубопроводы 12 и 13, связываюпще рубашку 9 с узлом подготовки греющей среды 14, выполнений в виде бака 15 с электронагревателем 16. На трубопроводах установлены вентили 17 и 18 и насос 19о В качестве греющей среды может быть использована вода, заправка которой осуществляется через трубо0

5

0

ными перегородками 33 на равные секторы, нижний торец заглушен с помощью крышки 34, а верхний торец открыт. Со стороны верхнего торца секторная вставка выполнена с конусообразной отбортовкой 35 из малотеплопроводно- го материала, контактирующей по всему периметру с внутренней поверхностью трубы 8. В крышке 34 установлены патрубки 36 (по одному на каждьй сектор). К патрубкам подключены трубопроводы 37 - 39, соединяющие каждый сектор в.ставки 32 с дополнительными мерными устройствами 40-42, которые связаны с магистралью 24 отвода исследуемой жидкости посредством вентилей 43 - 45. Для опорожнения бака 15 стенд снабжен дополнительной магистралью 46 с вентилем 47. К одному из патрубков 5 подключена магистраль 48.

Стенд работает следующим образом.

Включают нагреватель 16 и нагревают воду в баке 15 до требуемой температуры. Затем открываются вентили 17 и 18, включается насос 19 и горячая вода начинает циркулировать по рубашке 9, омывая наружную поверхность трубы 8. Исследуемая жид 5 кость (вода) подается из напорной магистрали 22 при открытом вентиле 25 и заполняет стакан 3 узла 1 генерации пленки до уровня, которьй определяется положением незаглушен5

0

иого патрубка 5. Часть исследуемой жидкости пленкообразующим элементом 2 распределяется по внутренней поверхности трубы 8, а ее избыток ели- вается через открытый патрубок 5, магистраль 48 и поступает в сливную магистраль 28. Пленка жидкости, стекая по внутренней поверхности трубы 8, нагревается или охлаяодаетсяСчто зависит от решаемой задачи). При помощи термопар замеряется перепад температур по толщине стенки трубы 8, что дает возможность опред элить коэффициент теплоотдачи со стороны иссле дуемой жидкости. Кроме того, осуществляется замер температур в магистралях 12, 13 и 23 и на выходе из трубы 8, что дает значения теплового, потока. Показания термопар регистра- руются прибором 30. Жидкость,стекающая по внутренней поверхности трубы 8, сливается в полость секторной вставки 32. При этом в каждый сектор вставки поступает доля общего расхода жидкости, равная расходу жидкости в пленке на соответствующем участке внутренней поверхности трубы 8. Расход жидкости, поступающей в объем каждого сектора, замеряется с помощью мерных устройств 26 и АО - 42. Для этого закрывается соответствующий вентиль 27, 43, 44 и 45 и замеряется время заполнения мерного устройства. Затем жидкость сливается в магистраль 28. Расход жидкости в пленке в каждой точке периметра трубы может меняться от сечения к сечению вследствие различных причин (например, в результате наличия наклона рабочего участка или особенностей конструкции пленкообразующего эле- мента 2). Смещая секторную вставку 32 вверх или вниз, можно определить как значение расхода жидкости в каждом секторе по периметру внутренней поверхности трубы, так и изменение этого расхода по высоте рабочего y iacTKa. Одновременно могут быть получены величины теплового потока, отводимого данной долей расхода жидкости, и значения коэффициентов теплоотдачи для каждого сектора, число

которых может быть выбрано в зависимости от требуемой точности исследования .

Такое вьшолнение стенда позволяет получить локальные значения плотности орошения для любого сечения рабочего участка, что позволяет исследовать зависимость теплогидродинами- ческих характеристик рабочего участка как от конструкции пленкообразующего элемента, так и от угла наклона трубы. В частности, при исследовании течения пленки с закруткой можно определить высоту, на которой эффект от наличия закрутки наиболее существенно сказывается на теплопередаю- щей способности стенда.

Формула изобретения

Стенд для исследования теплообмена и гидродинамики при пленочном течении жидкости, включающий Узел генерации пленки со сменным пленкообразующим элементом, рабочий участок, выполненный в виде вертикальной трубы, заключенной в греющую рубашку, сое- диненную трубопроводами с узлом подготовки греющей среды, измерительную систему, связанную с рабочим участком, магистрали подвода исследуемой жидкости, отвода исследуемой жидкости и соединенное с ним мерное устройство, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет выявления влияния закрутки на равномерность орошения исследуемой жидкостью, он дополнительно содержит секторную вставку, заглушенную с нижнего торца, коаксиально установленную внутри вертикальной трубы с возможностью возвратно-поступательного перемещения и со стороны верхнего торца вьшолненную с конусообразной отбортовкой, контактирующей по всему периметру с внутренней поверхностью трубы, при этом каждый сектор вставки соединен при помощи трубопроводов, снабженных дополнительными мерными устройствами, с магистралью отвода исследуемой жидкости.

df-

25

J

I j

te /

XN

/

12

7даХ-iiis

32

3fy

71

фи.2

35

дзиеЛ